Slabé kyseliny
Proč jsou kyseliny slabé nebo silné?
Každá kyselina reaguje s vodou. Když ztratí proton, předá tento proton vodě. Voda se chová jako zásada, když rozpouští proton. Konjugovaná kyselina je protonovaná voda a představuje se jako (H3O)+, (H5O2)+, (H2nOn)+ nebo jen jako H+(aq). Konjugovaná zásada je kyselina mínus její proton.
Silná kyselina je ve vodě zcela disociovaná, zatímco slabá kyselina je ve vodě v rovnováze se svou konjugovanou zásadou. Podívejme se na reakci silné kyseliny, kyseliny dusičné neboli HNO3, a slabší kyseliny, kyseliny dusité neboli HNO2, ve vodě.
Kyselina dusičná je silnější kyselina než kyselina dusitá, protože její konjugovaná báze je stabilnější. Iont NO3- má přebytečný záporný náboj rozložený na 3 atomy kyslíku, zatímco přebytečný záporný náboj v NO2- je rozložen na 2 atomy kyslíku.
Konjugovaná báze je stabilnější, když je záporný náboj na elektronegativním prvku a když je náboj delokalizován na více atomů. Čím je konjugovaná zásada stabilnější, tím je kyselina silnější. Stabilní konjugovaná zásada není příliš zásaditá. Velmi silná kyselina má velmi slabou konjugovanou zásadu a velmi slabá kyselina má velmi silnou konjugovanou zásadu.
Rovnováha slabých kyselin
Kyselina dusičná je v rovnováze s protonem a svou konjugovanou zásadou, NO2-. Protože koncentrace vody je konstantní, můžeme definovat konstantu rovnou součinu koncentrace vody a rovnovážné konstanty. Tato konstanta, Ka, je pro HNO2 10-3,29.
K určení pH roztoku kyseliny dusičné můžeme použít Ka. Určeme například pH roztoku připraveného z 0,01 molu HNO2 v 1,0 l vody.
Nějaká část kyseliny bude disociovat na H+ a NO2-, ale nevíme w=kolik. Molární koncentraci solvatovaných protonů nazveme x, takže = x. To znamená, že koncentrace NO2- musí být také x, protože vznikají ve stejném množství disociací kyseliny. Koncentrace
Vždy je možné řešit x pomocí kvadratické rovnice, ale většinou ji můžeme řešit pomocí aproximace. Předpokládáme-li, že rozsah disociace je malý, pak se rovnovážná koncentrace kyseliny oproti původní koncentraci příliš nezmění. Ve výrazu Ka pak můžeme použít původní koncentraci kyseliny.
Aproximace je v tomto případě dobrá, protože jejím použitím získáme stejnou hodnotu pH jako z kvadratické rovnice.
Reakce mezi slabými kyselinami a silnými zásadami
Silné zásady zcela reagují se slabými zásadami za vzniku konjugované zásady slabé kyseliny. Pak nastane rovnováha mezi slabou kyselinou a její konjugovanou zásadou ve vodě.
Podívejme se například na roztok, který vznikne smícháním 0,010 mol HNO2 a 0,004 mol NaOH v 1,0 l vody. Opět můžeme k řešení použít aproximaci. Přiblížení je platné, protože rozsah disociace bude malý, když už je přítomen nějaký produkt.
Slabé kyseliny a silné kyseliny
Disociační konstanty vybraných kyselin jsou v tabulkách. V tabulce jsou uvedeny hodnoty pKa.
Velmi silné kyseliny, tedy ty, které zcela disociují ve vodě, se rozlišují tak, že se zkoumá jejich disociační rovnováha ve vodě v nevodných rozpouštědlech a odhaduje se pKa pro vodu. Rovnovážné konstanty pro slabší kyseliny (pKa >0) se určují z měření pH roztoků.
ZpětKompasIndexTabulkyÚvodDalší
.